इष्टतम प्लवनशीलता अभिकर्मक संयोजन को व्यवस्थित रूप से कैसे छाँटें?

आधुनिक खनिज प्रसंस्करण उद्योग में, फ्लोटेशन सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले और प्रभावी तरीकों में से एक है। इसका मुख्य सिद्धांत खनिज सतहों के भौतिक और रासायनिक गुणों में अंतर का फायदा उठाना है। फ्लोटेशन अभिकर्मकों को जोड़कर, लक्ष्य खनिज के हाइड्रोफोबिसिटी को चुनिंदा रूप से बदल दिया जाता है, जिससे यह बुलबुले का पालन करता है और ऊपर की ओर तैरता है, जिससे इसे गैंग्यू खनिजों से अलग होता है। एक अनुकूलित अभिकर्मक प्रणाली सफल प्लवनशीलता के लिए महत्वपूर्ण है, सीधे ध्यान केंद्रित ग्रेड और पुनर्प्राप्ति दर का निर्धारण करती है, और इस प्रकार पूरे खनिज प्रसंस्करण संयंत्र की आर्थिक दक्षता को प्रभावित करती है।

हालांकि, तेजी से जटिल, दुबला, ठीक और मिश्रित अयस्क संसाधनों के साथ सामना किया गया, पारंपरिक परीक्षण-और-त्रुटि विधियाँ अब कुशलता से और सटीक रूप से इष्टतम अभिकर्मक संयोजन का चयन करने के लिए पर्याप्त नहीं हैं। इस लेख का उद्देश्य व्यवस्थित रूप से यह पता लगाना है कि खनिज प्रसंस्करण पेशेवरों के लिए इष्टतम प्लॉटेशन अभिकर्मक संयोजन का वैज्ञानिक और कुशलता से कैसे चयन किया जाए।

一 फ्लोटेशन अभिकर्मक प्रणालियों की मूल बातें:

घटकों और उनके सहक्रियात्मक प्रभावों को समझना

एक पूर्ण प्लवनशीलता अभिकर्मक प्रणाली में आमतौर पर तीन श्रेणियां होती हैं: कलेक्टर, फ्रॉथर और नियामक। प्रत्येक प्रकार के अभिकर्मक का अपना कार्य होता है और यह एक दूसरे को प्रभावित करता है, जिससे जटिल सहक्रियात्मक या विरोधी प्रभाव बनते हैं।

कलेक्टर्स:फ्लोटेशन प्रक्रिया का मूल। उनके अणुओं में ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय दोनों समूह होते हैं। वे चुनिंदा रूप से लक्ष्य खनिज की सतह के लिए adsorb करते हैं, इसे अपने गैर-ध्रुवीय समूहों के माध्यम से हाइड्रोफोबिक प्रदान करते हैं। कलेक्टर की पसंद मुख्य रूप से खनिज के गुणों पर आधारित है। उदाहरण के लिए, xanthate और नाइट्रोफेनॉल का उपयोग आमतौर पर सल्फाइड अयस्कों के लिए किया जाता है, जबकि फैटी एसिड और अमीन अक्सर गैर-सल्फाइड अयस्कों के लिए उपयोग किए जाते हैं।

Frothers:उनका प्राथमिक कार्य पानी की सतह के तनाव को कम करना है, जो एक स्थिर, उचित आकार के फोम का उत्पादन करता है जो हाइड्रोफोबिकाइज्ड खनिज कणों के लिए एक वाहक के रूप में कार्य करता है। एक आदर्श फ्रॉथर को कुछ हद तक भंगुरता और चिपचिपाहट के साथ एक फोम का उत्पादन करना चाहिए, प्रभावी रूप से खनिज कणों को कैप्चर करना चाहिए, जबकि बाद के प्रसंस्करण को सुविधाजनक बनाने के बाद भी ध्यान केंद्रित करने के बाद आसानी से टूट जाता है।

समायोजक:ये फ्लोटेशन सिस्टम के भीतर सबसे विविध और जटिल प्रकार के एजेंट हैं। वे मुख्य रूप से अलग -अलग चयनात्मकता को बढ़ाने के लिए घोल वातावरण और खनिज। surface गुणों को समायोजित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। वे मुख्य रूप से शामिल हैं:

अवसादग्रस्तता:कुछ खनिजों की फ्लोटेबिलिटी को कम करने या समाप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है (आमतौर पर गैंग्यू खनिज या कुछ आसानी से फ्लोटेबल सल्फाइड अयस्कों)। उदाहरण के लिए, चूने का उपयोग पाइराइट को दबाने के लिए किया जाता है, और पानी के कांच का उपयोग सिलिकेट गैंग्यू खनिजों को दबाने के लिए किया जाता है।

एक्टिवेटर्स:कुछ मुश्किल-से-फ्लोट या उदास खनिजों की फ्लोटेबिलिटी को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, कॉपर सल्फेट को अक्सर फ्लोटेशन के दौरान ऑक्सीकृत स्पैलेराइट को सक्रिय करने के लिए जोड़ा जाता है।

पीएच समायोजक:कलेक्टर के प्रभावी रूप, खनिज की सतह विद्युत गुणों और अन्य एजेंटों के तहत प्रतिक्रिया करने वाली शर्तों को नियंत्रित करने के लिए घोल के पीएच को समायोजित करें। आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले एजेंटों में चूना, सोडा ऐश और सल्फ्यूरिक एसिड शामिल हैं।

डिस्पर्सेंट्स:कीचड़ कैपिंग या चयनात्मक फ्लोकुलेशन को रोकने के लिए उपयोग किया जाता है और अयस्क कणों के फैलाव में सुधार होता है, जैसे कि पानी का कांच और सोडियम हेक्सामेटफॉस्फेट।

सिनर्जी एक कुशल अभिकर्मक प्रणाली विकसित करने के लिए महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, विभिन्न प्रकार के कलेक्टरों (जैसे कि xanthate और ब्लैक पाउडर) को मिलाना अक्सर एकल एजेंटों की तुलना में बढ़ी हुई कैप्चर क्षमता और चयनात्मकता को प्रदर्शित करता है। इनहिबिटर और कलेक्टरों का चतुर संयोजन जटिल पॉलीमेटेलिक अयस्कों के तरजीही प्लॉटेशन या मिश्रित प्लॉटेशन को प्राप्त कर सकता है। इन अभिकर्मकों के व्यक्तिगत कार्यों और बातचीत तंत्र को समझना व्यवस्थित स्क्रीनिंग में पहला कदम है।

二 व्यवस्थित स्क्रीनिंग पद्धति: अनुभव से विज्ञान तक

अभिकर्मक संयोजनों की व्यवस्थित स्क्रीनिंग का उद्देश्य वैज्ञानिक प्रयोगात्मक डिजाइन और डेटा विश्लेषण के साथ पारंपरिक एकल-कारक या "कुक-एंड-डिश" प्रयोगों को बदलना है, जिससे कम समय में और कम लागत पर इष्टतम या निकट-इष्टतम अभिकर्मक संयोजन की पहचान होती है। वर्तमान में, मुख्यधारा के तरीकों में एकल-कारक सशर्त प्रयोग, ऑर्थोगोनल प्रयोगात्मक डिजाइन और प्रतिक्रिया सतह कार्यप्रणाली शामिल हैं।

1। एकल-कारक सशर्त प्रयोग

यह सबसे बुनियादी प्रयोगात्मक विधि है। इसमें अन्य सभी स्थितियों को तय करना और एक ही अभिकर्मक की खुराक को अलग -अलग रखना शामिल है। फ्लोटेशन प्रदर्शन संकेतक (ग्रेड, रिकवरी) पर प्रभाव प्रायोगिक बिंदुओं की एक श्रृंखला में देखा जाता है। यह विधि सरल और सहज है, और विभिन्न अभिकर्मकों के लिए अनुमानित प्रभावी खुराक सीमा का निर्धारण करने के लिए शुरू में आवश्यक है। हालांकि, इसकी बड़ी कमी यह है कि यह अभिकर्मकों के बीच बातचीत की जांच नहीं कर सकता है और वैश्विक इष्टतम की पहचान करना मुश्किल बनाता है।

2। ऑर्थोगोनल प्रायोगिक डिजाइन

जब कई कारकों (कई अभिकर्मकों) की जांच करने की आवश्यकता होती है और उनके इष्टतम संयोजन की पहचान करने की आवश्यकता होती है, तो ऑर्थोगोनल प्रयोग एक कुशल और लागत प्रभावी वैज्ञानिक विधि हैं। वे प्रयोगों की व्यवस्था करने के लिए एक "ऑर्थोगोनल टेबल" का उपयोग करते हैं। कुछ प्रतिनिधि प्रयोगात्मक बिंदुओं का चयन करके, कारकों और इष्टतम स्तर के संयोजन के बीच प्राथमिक और माध्यमिक संबंधों का वैज्ञानिक रूप से विश्लेषण किया जा सकता है।

कार्यान्वयन चरण:

1। कारकों और स्तरों का निर्धारण करें:प्रत्येक अभिकर्मक के लिए कई अलग -अलग खुराक (स्तर) की जांच करने के लिए अभिकर्मक प्रकारों (कारकों) की पहचान करें।

2। एक ऑर्थोगोनल सरणी का चयन करें:कारकों और स्तरों की संख्या के आधार पर, प्रयोगात्मक योजना की व्यवस्था करने के लिए एक उपयुक्त ऑर्थोगोनल सरणी का चयन करें।

3। प्रयोग और डेटा विश्लेषण आचरण:ऑर्थोगोनल सरणी में व्यवस्थित संयोजनों का उपयोग करके फ्लोटेशन परीक्षण का संचालन करें, रिकॉर्डिंग ध्यान केंद्रित ग्रेड और वसूली। रेंज विश्लेषण या विचरण विश्लेषण का उपयोग करते हुए, प्रदर्शन संकेतकों पर प्रत्येक कारक के प्रभाव का महत्व निर्धारित किया जा सकता है, और इष्टतम अभिकर्मक खुराक संयोजन निर्धारित किया जा सकता है।

ऑर्थोगोनल प्रयोगों का लाभ यह है कि वे प्रयोगों की संख्या को काफी कम कर देते हैं और प्रत्येक कारक के स्वतंत्र प्रभाव का प्रभावी ढंग से मूल्यांकन करते हैं। वे औद्योगिक परीक्षण में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले अनुकूलन विधियों में से एक हैं।

3। प्रतिक्रिया सतह कार्यप्रणाली

प्रतिक्रिया सतह कार्यप्रणाली एक अधिक परिष्कृत अनुकूलन विधि है जो गणितीय और सांख्यिकीय तकनीकों को जोड़ती है। यह न केवल स्थितियों के इष्टतम संयोजन को पाता है, बल्कि एक मात्रात्मक गणितीय मॉडल भी स्थापित करता है जो कि अभिकर्मक खुराक के लिए प्लॉटेशन प्रदर्शन संकेतकों से संबंधित है।

कार्यान्वयन चरण:

1। प्रारंभिक प्रयोग और कारक स्क्रीनिंग:एकल-कारक प्रयोगों या Praskett-Berman डिजाइनों का उपयोग फ्लोटेशन प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभावों के साथ प्रमुख अभिकर्मकों की पहचान करने के लिए किया जाता है।

2। सबसे अधिक रैंप प्रयोग:महत्वपूर्ण कारकों के प्रारंभिक क्षेत्र के भीतर, सबसे तेज़ प्रतिक्रिया परिवर्तन (ढाल दिशा) की दिशा के साथ प्रयोग किए जाते हैं ताकि वे इष्टतम क्षेत्र को जल्दी से संपर्क कर सकें।

3। केंद्रीय समग्र डिजाइन:इष्टतम क्षेत्र निर्धारित होने के बाद, एक केंद्रीय समग्र डिजाइन का उपयोग करके प्रयोगों की व्यवस्था की जाती है। यह डिज़ाइन प्रभावी रूप से एक दूसरे-क्रम की प्रतिक्रिया सतह मॉडल का अनुमान लगाता है, जिसमें अभिकर्मक खुराक के लिए रैखिक, वर्ग और इंटरैक्शन शब्द शामिल हैं।

4। मॉडल विकास और अनुकूलन:प्रयोगात्मक डेटा के प्रतिगमन विश्लेषण के माध्यम से, एक दूसरे क्रम के बहुपद समीकरण स्थापित किया जाता है, प्रत्येक अभिकर्मक की खुराक से प्रतिक्रिया (जैसे, वसूली) को जोड़ता है। इस मॉडल का उपयोग त्रि-आयामी प्रतिक्रिया सतह भूखंडों और समोच्च भूखंडों को उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है, नेत्रहीन अभिकर्मक बातचीत का प्रदर्शन और उच्चतम ग्रेड या पुनर्प्राप्ति के लिए इष्टतम अभिकर्मक खुराक की सटीक भविष्यवाणी करते हैं।

प्रतिक्रिया सतह कार्यप्रणाली कारकों के बीच बातचीत को प्रकट कर सकती है और सटीक रूप से इष्टतम ऑपरेटिंग बिंदुओं की भविष्यवाणी कर सकती है, जिससे यह ठीक-ट्यूनिंग फार्मास्युटिकल योगों के लिए आदर्श है।

三 प्रयोगशाला से औद्योगिक अनुप्रयोग तक: एक पूर्ण स्क्रीनिंग प्रक्रिया

एक सफल दवा प्रणाली के विकास को छोटे पैमाने पर प्रयोगशाला परीक्षणों से औद्योगिक उत्पादन सत्यापन तक एक पूर्ण प्रक्रिया से गुजरने की आवश्यकता है।

1। अयस्क संपत्ति अनुसंधान:यह सभी कामों की नींव है। रासायनिक विश्लेषण, चरण विश्लेषण, और प्रक्रिया खनिज विज्ञान के माध्यम से, अयस्क की रासायनिक संरचना, खनिज विज्ञान, एम्बेडेड कण आकार की एक व्यापक समझ, और उपयोगी और गैंग्यू खनिजों के बीच परस्पर क्रिया प्रारंभिक अभिकर्मक चयन के लिए एक आधार प्रदान करने के लिए आवश्यक है।

2। प्रयोगशाला पायलट परीक्षण (बीकर परीक्षण):एक 1.5-लीटर या छोटे फ्लोटेशन सेल में आयोजित किया गया। इस चरण के उद्देश्य हैं:

एकल-कारक प्रयोगों का उपयोग करना, प्रारंभिक रूप से स्क्रीन प्रभावी कलेक्टर, अवसाद और फ्रॉथ प्रकारों का उपयोग करें और उनकी अनुमानित खुराक सीमाओं का निर्धारण करें।

ऑर्थोगोनल प्रयोगों या प्रतिक्रिया सतह पद्धति का उपयोग करना, प्रयोगशाला स्थितियों के तहत इष्टतम अभिकर्मक प्रणाली को निर्धारित करने के लिए कई चयनित प्रमुख अभिकर्मकों के संयोजन का अनुकूलन करें।

3। प्रयोगशाला बंद-सर्किट टेस्ट (विस्तारित निरंतर परीक्षण): औद्योगिक उत्पादन में मिडलिंग अयस्क रीसाइक्लिंग प्रक्रिया का अनुकरण, थोड़ा बड़ा प्लॉटेशन सेल (जैसे, 10-30 लीटर) में आयोजित किया गया। यह चरण पायलट परीक्षण में विकसित अभिकर्मक प्रणाली को सत्यापित और परिष्कृत करता है और पूरे प्लॉटेशन प्रक्रिया और अंतिम प्रदर्शन की स्थिरता पर अयस्क रिटर्न के प्रभाव की जांच करता है।

4। पायलट (अर्ध-औद्योगिक) परीक्षण:एक छोटे पैमाने पर, पूर्ण उत्पादन प्रणाली की स्थापना और उत्पादन स्थल पर लगातार संचालित की जाती है। पायलट परीक्षण औद्योगिक उत्पादन के साथ प्रयोगशाला अनुसंधान को पुल करता है, और इसके परिणाम सीधे अंतिम औद्योगिक अनुप्रयोग की सफलता और आर्थिक व्यवहार्यता को प्रभावित करते हैं। इस चरण के दौरान, अभिकर्मक प्रणाली अंतिम परीक्षण और समायोजन से गुजरती है।

5। औद्योगिक आवेदन:पायलट परीक्षण में स्थापित अभिकर्मक प्रणाली और प्रक्रिया प्रवाह को बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए लागू किया जाता है, उत्पादन के दौरान अयस्क गुणों में उतार-चढ़ाव के आधार पर निरंतर ठीक-ट्यूनिंग और अनुकूलन के साथ।

四 भविष्य के रुझान: खुफिया और नया एजेंट विकास

तकनीकी प्रगति के साथ, फ्लोटेशन एजेंटों की स्क्रीनिंग और अनुप्रयोग होशियार और अधिक कुशल दृष्टिकोणों की ओर बढ़ रहे हैं।

कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान और आणविक डिजाइन:क्वांटम रासायनिक गणना और आणविक सिमुलेशन तकनीकों का उपयोग आणविक स्तर पर एजेंटों और खनिज सतहों के बीच बातचीत तंत्र का अध्ययन करने और एजेंट प्रदर्शन की भविष्यवाणी करने के लिए किया जा सकता है, जो नए, अत्यधिक कुशल फ्लोटेशन एजेंटों के लक्षित डिजाइन और संश्लेषण को सक्षम करता है, आर एंड डी चक्र को काफी कम कर देता है।

उच्च-थ्रूपुट स्क्रीनिंग और कृत्रिम बुद्धिमत्ता:नए दवा विकास के सिद्धांतों पर आकर्षित, स्वचालित प्रयोगात्मक प्लेटफार्मों और उच्च-थ्रूपुट कंप्यूटिंग के साथ संयुक्त, बड़ी संख्या में एजेंट संयोजनों की तेजी से जांच की जा सकती है। इसके साथ ही, आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस और मशीन लर्निंग टेक्नोलॉजीज भी प्लॉटेशन प्रक्रियाओं पर लागू होने लगी हैं। ऐतिहासिक उत्पादन डेटा का विश्लेषण करके और भविष्य कहनेवाला मॉडल स्थापित करके, वे वास्तविक समय के बुद्धिमान नियंत्रण और एजेंट खुराक के अनुकूलन को सक्षम करते हैं।

पर्यावरण के अनुकूल नए एजेंट:तेजी से कड़े पर्यावरणीय नियमों के साथ, कम-विषैले, बायोडिग्रेडेबल और पर्यावरण के अनुकूल फ्लोटेशन एजेंटों का विकास एक प्रमुख विकास दिशा बन गया है।

इष्टतम फ्लोटेशन एजेंट संयोजन के लिए व्यवस्थित रूप से स्क्रीनिंग एक जटिल उपक्रम है जिसमें कई विषय शामिल हैं। इसके लिए खनिज प्रसंस्करण तकनीशियनों को न केवल फ्लोटेशन रसायन विज्ञान के बुनियादी सिद्धांतों और अभिकर्मकों के सहक्रियात्मक प्रभावों की गहरी समझ है, बल्कि ऑर्थोगोनल प्रयोगों और प्रतिक्रिया सतह पद्धति जैसे वैज्ञानिक प्रयोगात्मक डिजाइन विधियों में महारत हासिल करने के लिए भी। "अयस्क संपत्ति अनुसंधान - प्रयोगशाला परीक्षण - बंद -सर्किट परीक्षण - पायलट परीक्षण - औद्योगिक अनुप्रयोग" की कठोर प्रक्रिया का पालन करके और कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान और कृत्रिम बुद्धिमत्ता जैसी नई तकनीकों को सक्रिय रूप से गले लगाते हुए, हम जटिल और कठिन -से -भविष्यवाणी के अयस्कों द्वारा उत्पन्न चुनौतियों को अधिक वैज्ञानिक और कुशलता से संबोधित कर सकते हैं, जो कि मिनराल संसाधनों की साफ और कुशल उपयोग के लिए ठोस तकनीकी समर्थन प्रदान करते हैं।